DE102010030626A1

DE102010030626A1 - Pulsationsdämpferelement für eine Fluidpumpe und zugehörige Fluidpumpe

Info

Publication number: DE102010030626A1
Application number: DE102010030626A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Schuller
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-06-29
Filing date: 2010-06-29
Publication date: 2011-12-29
Also published as: GB201110365D0; FR2961864A1; US20110318166A1; GB2481682A; GB2481682B; CN102312809A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Pulsationsdämpferelement (1) für eine Fluidpumpe mit einer elastischen Membran (20, 20'), und eine Fluidpumpe mit einem solchen Pulsationsdämpferelement (1). Erfindungsgemäß ist ein topfförmiger Membranträger (10) mit einem elastischen Bereich (14) vorgesehen, wobei die elastische Membran (20, 20') fluiddicht so in den Membranträger (10) eingelegt ist, dass ein Bewegungsspielraum (D1) der elastischen Membran (20, 20') in Druckrichtung (P) durch den beweglichen Bereich (14) des Membranträgers (10) begrenzt ist.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Pulsationsdämpferelement für eine Fluidpumpe nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs 1 sowie eine zugehörige Fluidpumpe mit einem solchen Pulsationsdämpferelement.
Fluidpumpen, die beispielsweise als Kolbenpumpen ausgeführt sind, werden in Fahrzeugen mit hydraulischen oder elektrohydraulischen Fahrzeugbremssystemen vorzugsweise als Rückförderpumpen verwendet, um einen Bremsdruck in den Radbremszylindern wahlweise abzusenken oder zu erhöhen, wodurch der Bremsdruck in den Radbremszylindern regelbar ist. Eine solche Regelung kann beispielsweise in einem Antiblockiersystem (ABS), in einem Antriebsschlupfregelungssystem (ASR-System), in einem Fahrdynamikregelsystem usw. durchgeführt werden.
Eine herkömmliche Kolbenpumpe wird beispielsweise in der Offenlegungsschrift DE 10 2007 047 417 A1 beschrieben und umfasst eine Kolbenbaugruppe, ein Einlassventil, ein Auslassventil und einen Zylinder. Das Einlassventil ist in der Regel als Rückschlagventil ausgebildet. Das Auslassventil ist ebenfalls als federbelastetes Rückschlagventil ausgebildet und in einem Deckelelement der Kolbenpumpe angeordnet. Das Auslassventil wird geöffnet, wenn ein Druck in einem Kompressionsraum größer als eine auf ein Auslassventildichtelement des Auslassventils wirkende Federkraft einer Auslassventilfeder ist, wodurch das Auslassventildichtelement aus einem an einer Auslassöffnung des Zylinders angeordneten Auslassventilsitz gedrückt wird.
Zur Reduzierung der Druckpulsationen können herkömmliche Kolbenpumpen mit einem Pulsationsdämpferelement ausgestattet werden, welches eine Membran aus Gummi aufweist oder als ein Gummi/Stahlteil ausgeführt ist.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Pulsationsdämpferelement mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass durch die vorgeschlagene Bauweise Druckspitzen auf kleinem Bauraum optimal absorbiert werden können, so dass Druckpulsationen in vorteilhafter Weise sowohl im Niederdruckbereich als auch im Hockdruckbereich reduziert werden können. Die elastische Membran verformt sich schon bei sehr niedrigen Drücken und spricht daher auch schon bei geringen Druckpulsationen schnell und exakt an. Durch den Membranträger mit dem elastischen Bereich kann die elastische Membran aber auch im Hochruckbereich bezüglich Festigkeit/Dauerstandfestigkeit bestehen, wobei der elastische Bereich optimal zur Absorption von hohen Druckpulsationen ausgelegt ist. Insgesamt ergeben sich in vorteilhafter Weise ein kleiner Einbauraum und eine kostengünstige und einfache Herstellung des erfindungsgemäßen Pulsationsdämpferelements.
Ein erfindungsgemäßes Pulsationsdämpferelement für eine Fluidpumpe umfasst einen topfförmigen Membranträger mit einem elastischen Bereich, wobei die elastische Membran fluiddicht so in den Membranträger eingelegt ist, dass ein Bewegungsspielraum der elastischen Membran in Druckrichtung durch den beweglichen Bereich des Membranträgers begrenzt ist.
Das erfindungsgemäße Pulsationsdämpferelement kann beispielsweise in ein Pumpengehäuse und/oder in einen Deckel, vorzugsweise in einen Auslassventildeckel, einer Fluidpumpe eingebaut werden.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen des im unabhängigen Patentanspruch 1 angegebenen Pulsationsdämpferelements möglich.
Besonders vorteilhaft ist, dass die elastische Membran so ausgeführt ist, dass Druckpulsationen im Niederdruckbereich absorbierbar sind, wobei der Absorptionsbereich der elastischen Membran durch den Bewegungsspielraum zwischen einer Ausgangslage und dem Anliegen am beweglichen Bereich des Membranträgers bestimmt ist. Der elastische Bereich des topfförmigen Membranträgers ist hingegen so ausgeführt, dass Druckpulsationen im Hochdruckbereich absorbierbar sind, wobei der Absorptionsbereich des elastischen Bereichs durch einen Bewegungsspielraum zwischen einer Ausgangslage und dem Anliegen an einem Anschlag bestimmt ist. Hierbei beginnt die Absorption von Druckpulsationen durch den elastischen Bereich des Membranträgers, wenn die elastische Membran am elastischen Bereich des Membranträgers anliegt. Durch das Anliegen der elastischen Membran am beweglichen Bereich des Membranträgers kann in vorteilhafter Weise eine Beschädigung der Membran bei höheren Druckspitzen vermieden werden, die im Wesentlichen von dem beweglichen Bereich des Membranträgers absorbiert werden, wobei die elastische Membran so ausgelegt ist, dass sie ohne Risiko einer Beschädigung auch den Bewegungsspielraum des beweglichen Bereichs des Membranträgers überbrücken kann. Trotzdem kann die elastische Membran kleine Druckspitzen bis zum Anliegen am beweglichen Bereich optimal absorbieren. Der Bewegungsspielraum des elastischen Bereichs des Membranträgers wird im eingebauten Zustand beispielsweise durch das Pumpengehäuse und/oder einen Deckel der Fluidpumpe begrenzt.
In vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Pulsationsdämpferelements ist die elastische Membran als flacher Teller mit mindestens einem umspritzten Federdrahtkern ausgeführt. Die elastische Membran kann beispielsweise mindestens einen mit einer Masse umspritzten Federdrahtring oder eine mit einer Masse umspritzte Federdrahtspirale aufweisen, wobei die Masse ein Kunststoff vorzugsweise ein Ethylen-Propylen-Dien-Monomer ist. Werden mehrere Federdrahtkreise verwendet, dann können auch mehrere verschiedene Drahtstärken verwendet werden. Durch die Anzahl der Federdrahtringe und/oder die Drahtstärken und/oder den Abstand zwischen den Federdrahtringen bzw. den Windungen der Federdrahtspirale kann das elastische Verhalten der Membran in vorteilhafter Weise vorgegeben werden.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Pulsationsdämpferelements weist die elastische Membran am Rand einen umlaufenden Dichtwulst auf, welcher gegen den Membranträger abdichtet und eine einfache Montage der Membran ermöglicht und eine gewisse Rastfunktion beim Einlegen in den Membranträger übernehmen kann.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Pulsationsdämpferelements weist der topfförmige Membranträger nach außen gekrümmte Seitenwände mit einem umlaufenden überstehenden Rand auf, welche gemeinsam einen Aufnahmebereich für die elastische Membran bilden, wobei der elastische Bereich durch einen Boden des Membranträgers gebildet ist. Um die Beweglichkeit des elastischen Bereichs zu verbessern, kann der elastische Bereich eine Perforation aufweisen und/oder als Wellblech ausgeführt werden. Insgesamt kann der Membranträger aus Blech geformt und/oder aus Kunststoff gespritzt werden.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen Komponenten bzw. Elemente, die gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Pulsationsdämpferelements.
2 zeigt eine schematische Draufsicht auf einen Ausschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Pulsationsdämpferelements aus 1.
3 zeigt eine schematische Draufsicht auf einen Ausschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Pulsationsdämpferelements aus 1.
Ausführungsformen der Erfindung
Wie aus 1 ersichtlich ist, umfasst ein erfindungsgemäßes Pulsationsdämpferelement 1 für eine Fluidpumpe einen topfförmigen Membranträger 10 mit einem elastischen Bereich 14 und eine elastische Membran 20, 20'. Erfindungsgemäß ist die elastische Membran 20, 20' fluiddicht so in den Membranträger 10 eingelegt, dass ein Bewegungsspielraum D1 der elastischen Membran 20, 20' in Druckrichtung P durch den beweglichen Bereich 14 des Membranträgers 10 begrenzt ist. Die elastische Membran 20, 20' ist so ausgeführt, dass Druckpulsationen im Niederdruckbereich absorbierbar sind, wobei der Absorptionsbereich der elastischen Membran 20, 20' durch den Bewegungsspielraum D1 zwischen einer Ausgangslage und dem Anliegen am beweglichen Bereich 14 des Membranträgers 10 bestimmt ist. Der elastische Bereich 14 des topfförmigen Membranträgers 10 ist so ausgeführt, dass Druckpulsationen im Hochdruckbereich absorbierbar sind, wobei der Absorptionsbereich des elastischen Bereichs 14 durch einen Bewegungsspielraum D2 zwischen einer Ausgangslage und dem Anliegen an einem Anschlag 3 bestimmt ist, der hier von einem Pumpengehäuse oder einem Deckel für das Auslassventil der Fluidpumpe gebildet ist. Die Absorption von Druckpulsationen durch den elastischen Bereich 14 des Membranträgers 10 beginnt, wenn die elastische Membran 20, 20' am elastischen Bereich 14 anliegt. Daher ist die elastische Membran so ausgelegt, dass sie ohne Risiko einer Beschädigung auch den Bewegungsspielraum D2 des beweglichen Bereichs 14 des Membranträgers 10 überbrücken kann.
Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, weist der topfförmige Membranträger 10 nach außen gekrümmte Seitenwände 12 mit einem umlaufenden überstehenden Rand 18 auf, welche gemeinsam einen Aufnahmebereich für die elastische Membran 20, 20' bilden, wobei der elastische Bereich 14 durch einen Boden des Membranträgers 10 gebildet ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist der als elastischer Bereich 14 ausgeführte Boden eine Perforation 16 auf, um die Beweglichkeit zu verbessern. Alternativ kann der Boden als Wellblech ausgeführt werden, um die Beweglichkeit zu verbessern. Die gekrümmten Seitenwände 12 weisen einen inneren Dichtbereich 12.1, an welchem eine Abdichtung gegen die eingelegte elastische Membran 20, 20' erfolgt, welche zu diesem Zweck am Rand einen umlaufenden Dichtwulst 28, 28' aufweist, und einen äußeren Dichtbereich 12.2 auf, an welchem eine Abdichtung gegen das Pumpengehäuse 3 und/oder den Pumpendeckel erfolgt.
Wie aus 1 bis 3 weiter ersichtlich ist, ist die elastische Membran 20, 20' als flacher Teller mit umspritzten Federdrahtkernen 24, 24' ausgeführt.
Im ersten Ausführungsbeispiel gemäß 1 und 2, weist die elastische Membran 20 mehrere mit einer Masse umspritzte Federdrahtring 22 auf, welche jeweils über mit der gleichen Masse ausgefüllte Zwischenräume 26 mit einander verbunden sind. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weisen die Federdrahtkerne 24 der einzelnen umspritzten Federdrahtringe 22 den gleichen Durchmesser auf. Bei einer alternativen nicht dargestellten Ausführungsform können Federdrahtringe mit verschiedenen Drahtstärken verwendet werden.
Im zweiten Ausführungsbeispiel gemäß 1 und 3, weist die elastische Membran 20' eine mit einer Masse umspritzte Federdrahtspirale 22' auf, deren Zwischenräume 26' ebenfalls mit der Masse ausgefüllt sind. Als Spritzmasse wird bei beiden Ausführungsbeispielen ein Kunststoff vorzugsweise ein Ethylen-Propylen-Dien-Monomer verwendet, das geeignete elastische Eigenschaften aufweist. Durch die Anzahl der Federdrahtringe 22 und/oder die Drahtstärken und/oder den Abstand 26, 26' zwischen den Federdrahtringen 22 bzw. den Windungen der Federdrahtspirale 22' kann das elastische Verhalten der Membran 20, 20' in vorteilhafter Weise vorgegeben werden.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung reduzieren die Druckpulsationen durch den Einsatz einer elastischen Membrane und eines Membranträgers mit einem beweglichen Bereich sowohl im Niederdruckbereich als auch im Hochdruckbereich. Bei geringen Pulsationen spricht die elastische Membran schnell und exakt an, während der bewegliche Bereich des Membranträgers im Hochdruckbereich anspricht und die elastische Membran vor Beschädigung schützt. Somit können Druckspitzen optimal auf kleinem Bauraum direkt in der Pumpe oder außerhalb absorbiert werden. Durch die Bauweise der elastischen Membran verformt sich diese bei sehr niedrigen Drücken und kann aber auch im Hochruckbereich bezüglich Festigkeit/Dauerstandfestigkeit bestehen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102007047417 A1 [0003]

Claims

Pulsationsdämpferelement für eine Fluidpumpe mit einer elastischen Membran (20, 20'), gekennzeichnet durch einen topfförmigen Membranträger (10) mit einem elastischen Bereich (14), wobei die elastische Membran (20, 20') fluiddicht so in den Membranträger (10) eingelegt ist, dass ein Bewegungsspielraum (D1) der elastischen Membran (20, 20') in Druckrichtung (P) durch den beweglichen Bereich (14) des Membranträgers (10) begrenzt ist.
Pulsationsdämpferelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Membran (20, 20') so ausgeführt ist, dass Druckpulsationen im Niederdruckbereich absorbierbar sind, wobei der Absorptionsbereich der elastischen Membran (20, 20') durch den Bewegungsspielraum (D1) zwischen einer Ausgangslage und dem Anliegen am beweglichen Bereich (14) des Membranträgers (10) bestimmt ist.
Pulsationsdämpferelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der elastische Bereich (14) des topfförmigen Membranträgers (10) so ausgeführt ist, dass Druckpulsationen im Hochdruckbereich absorbierbar sind, wobei der Absorptionsbereich des elastischen Bereichs (14) durch einen Bewegungsspielraum (D2) zwischen einer Ausgangslage und dem Anliegen an einem Anschlag (3) bestimmt ist.
Pulsationsdämpferelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorption von Druckpulsationen durch den elastischen Bereich (14) des Membranträgers (10) beginnt, wenn die elastische Membran (20, 20') am elastischen Bereich (14) anliegt.
Pulsationsdämpferelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Membran (20, 20') als flacher Teller mit mindestens einem umspritzten Federdrahtkern (24, 24') ausgeführt ist.
Pulsationsdämpferelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Membran (20, 20') mindestens einen mit einer Masse umspritzten Federdrahtring (22) oder eine mit einer Masse umspritzte Federdrahtspirale (22) aufweist, wobei die Masse ein Kunststoff vorzugsweise ein Ethylen-Propylen-Dien-Monomer ist.
Pulsationsdämpferelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass elastische Membran (20, 20') am Rand einen umlaufenden Dichtwulst (28, 28') aufweist, welcher gegen den Membranträger (10) abdichtet.
Pulsationsdämpferelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der topfförmige Membranträger (10) nach außen gekrümmte Seitenwände (12) mit einem umlaufenden überstehenden Rand (18) aufweist, welche gemeinsam einen Aufnahmebereich für die elastische Membran (20, 20') bilden, wobei der elastische Bereich (14) durch einen Boden des Membranträgers (10) gebildet ist.
Pulsationsdämpferelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der elastische Bereich (14) mit einer Perforation (16) und/oder als Wellblech ausgeführt ist.
Fluidpumpe mit einem im Pumpengehäuse (3) und/oder in einem Deckel eingebauten Pulsationsdämpferelement (1), dadurch gekennzeichnet, dass das Pulsationsdämpferelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgeführt ist.